刘中胜， 杨 阳， 李 春,2， 邹锦华， 袁全勇

(1. 上海理工大学 能源与动力工程学院， 上海 200093； 2. 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室， 上海 200093)

为减少温室气体排放、缓解日益突出的环境问题，风能因其资源广泛和利用技术成熟等特点，已然成为世界各国主要发展的清洁能源之一。据全球风能协会统计，2016年，全球新增装机容量达54.6 GW，其中我国占比42.8%，位居世界首位[1]。我国新建风电场主要位于西北、华北和东南沿海等地区。其中西北地区和东南沿海分别处亚欧大陆地震带和环太平洋地震带。在时域非定常和空间非均匀的湍流风作用下，风力机结构气弹响应具有十分明显的非线性和非平稳特征[2-3]。若此时发生地震，风力机系统受到高强度地震载荷的持续激励，塔基载荷将明显增大[4]。不仅会增强结构振动，还可能导致塔架发生屈曲和塑性变形等结构损伤。由于风力机属于堆积质量的弹性体力学结构，塔架底部塑性发展将影响顶部结构安全，地震诱导塔顶剧烈振动进一步增大了整机倒塌的危险。因此，研究结构地震动力学响应特性，对于风力机结构设计和安全校核具有十分重要的意义。

国内外相关学者一般采用频域法或有限元法分析风电结构地震动力学响应，但均对风力机进行了一定的简化：将风轮和机舱简化为塔顶堆积非旋转集中质量。其中，频域法基于塔架固有频率、模态振型及质量分布，再根据所选的地震反应谱计算地震载荷[5-8]。……